[实用新型]压电叠堆型自供能液压减振器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种减振器，具体涉及一种利用压电叠堆换能器通过回收振动主体的振动能量进行控制的自供能液压减振器，适用于交通工具、机械设备等的振动抑制与消除，是压电与液压振动控制技术优势相融合的新型自供能半主动减振技术。 

背景技术

目前，压电振动控制与液压振动控制是作为两个不同振动控制技术领域而独立存在的。 

压电陶瓷具有良好的机电耦合特性，在振动的主动、被动及半主动振动控制中已广为利用。被动式压电振动控制是通过在压电元件电极间串联电感或电阻来耗散振动能，系统构成简单、成本低、技术较成熟，但控制效果及通用性较差；主动式压电振动控制是通过外加电场使压电陶瓷产生机械抗力来抑制振动，控制效果好、环境适应性强，但通常需要传感器、驱动器及信号处理器等外围设备，不仅系统体积庞大复杂、成本高，还降低了可靠和稳定性，最关键是持续、稳定、充足的外部能量供应实际中难以保证。为此，人们又提出了半主动、半被动及主被动混合控制等方法，有效地降低了功耗（远低于主动系统）、提高了控制效果（优于被动、接近主动）。除控制方法外，压电器件自身结构及性能也是制约压电振动控制能力及效果的关键要素：压电叠堆虽控制力较大，但变形小（仅微米级）、脆性较大，且仅能实现单向振动控制（非压缩状态时压电叠堆仅能通过施加正电压的方法使其伸长）。因此，目前将单个压电叠堆直接作用于受控主体的控制方法无法用于振动冲击及振动强度较大，如直升机螺旋桨摆动/航空器表面振动/火箭发射隔振/汽车发动机悬挂减振等。 

另一方面，液压振动控制技术以其高能量密度、低噪音、无冲击等优势，也在国民经济和国防工业的各个行业获得成功应用，所形成的振动控制方法也包括被动、主动及半主动等多种形式。与压电振动控制一样，液压主动及半主动振动控制系统的控制效果较好、通用性强，但通常需要较大的泵站（电机＋液压泵）提供动力、并由电磁换向/溢流/减压阀（或多个单向阀）进行控制，因此现有的液压振动控制系统体积庞大、连接及控制较复杂，且同样需要持续的外界能量供应。 

可见，目前所采用的单一式压电振动控制及液压振动控制技术均存在一定局限性和不足，能量自给、体积小、结构紧凑、强度高、通用性强、控制效果好且适用于宽频带复杂环境的半主动及主动减振器是很多领域所急需的。 

发明内容

为解决现有压电及液压减振技术的上述问题，本实用新型提出一种利用压电叠堆换能器发电并实现自供能的半主动式压电液压减振器，即利用同步开关能量回收技术通过压电叠堆与液体的耦合作用将振动主体的机械能能转换成电能、并用于振动控制，进而消除或降低现有主动/半主动控制依赖外部能量供应、陶瓷易碎且控制力/位移有限等弊端，所形成的压电叠堆型液压减振器是压电发电、压电振动控制、及液压振动控制技术优势的有机融合。 

本实用新型采取的技术方案是，上端盖用螺钉安装于主体上构成液压缸，活塞安装于液压缸腔内并将其分隔成液压缸上腔和液压缸下腔，活塞将弹簧压接在液压缸下腔内；主体用螺钉安装在底座上，底座将两组压电叠堆换能器压接在主体下部的两组空腔内；所述其中一组压电叠堆换能器一依次由碟形弹簧一、压缩腔活塞一及压电叠堆一压接而成，所述压缩腔活塞一与主体之间形成压缩腔一；所述其中另一组压电叠堆换能器二依次由碟形弹簧二、压缩腔活塞二及压电叠堆二压接而成，所述压缩腔活塞二与主体之间形成压缩腔二；所述液压缸上腔与蓄能器及压缩腔二连通，液压缸上腔与液压缸下腔通过截止阀连接；所述液压缸下腔与压缩腔一连通；所述压电叠堆一和压电叠堆二分别通过导线组一、导线组二与电控单元连接。 

本实用新型一种实施方式是：两组压电叠堆换能器中的数量均为1-20个；当压电叠堆换能器为两个以上时，每组压电叠堆换能器中的各压电叠堆分别采用并联方式连接，再分别与电控单元连接。 

本实用新型所述电控单元主要由电感、一对检波器、比较器、储能单元、一组控制开关构成，功能是进行振动能量回收和振动的半主动控制。 

在减振器非工作状态下，压电叠堆受蓄能器的预置压力作用而被预压缩。进入稳态工作后，振动主体带动液压缸活塞上下运动，使液压缸上腔及下腔流体压力发生变化，并致使压电叠堆交替地伸长与缩短，从而将流体的压力能转换成电能；所生成的电压经电控单元进行换向后再施加到压电叠堆的两端，通过抑制压电叠堆的伸长或缩短而抑制振动主体的振动。